DE19929753A1 - Zellulares Mobilfunknetz und Verfahren zum Betrieb eines solchen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines zellularen Mobilfunknetzes (PLMN), bei dem für den Funkbetrieb insbesondere in funkstörungsgefährdeten Bereichen (SZ) an ausgewählte Mobilstationen (MS) Berechtigungen vergeben werden, die in einer Lokalberechtigungs-Datenbasis (LAAR) gespeichert werden, und bei dem Basisstationen (BTSx/BSCx), die funkstörungsgefährdete Bereiche enthaltenden Zellen zugeordnet sind, für jede sich einbuchende Mobilstation das Vorliegen einer Berechtigung verifizieren und in Abhängigkeit vom Ergebnis ein Betrieb der Mobilstation zugelassen oder unterbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein spezielles Verfahren zum Betrieb eines zellularen Mobilfunknetzes zur Gewährleistung der Si­ cherheit von funkstörungsgefährdeten Bereichen sowie ein entsprechend ausgebildetes zellulares Mobilfunknetz oder zur Einrichtung von "mobilfunkfreien Zonen" aus sonstigen Grün­ den, wie z. B. im Theater, in der Oper, im Restaurant etc..

Die explosionsartige Entwicklung der Mobilfunktechnik, die noch immer andauert, hat dazu geführt, daß in den entwickel­ ten Industrieländern hunderte Millionen von Mobiltelefonen hergestellt und verkauft wurden und sich im täglichen Einsatz befinden. Es gibt in diesen Ländern praktisch keine belebten Gegenden mehr, in denen kein Mobilfunkverkehr stattfindet. Naturgemäß ist der Mobilfunkverkehr besonders rege an Ver­ kehrsknotenpunkten und sonstigen Brennpunkten des gesell­ schaftlichen Lebens. Einige dieser Bereiche sind aufgrund des dort stattfindenden betriebsinternen drahtlosen Nachrichten­ verkehrs in hohem Grade funkstörungsgefährdet, d. h. externer Funkverkehr kann dort zu folgenschweren Störungen der inner­ betrieblichen Informationsvorgänge führen.

Bekannt ist in diesem Zusammenhang die Gefährdung des Luft­ verkehrs und speziell des Flughafenbetriebs durch den Mobil­ funkverkehr. Es hat in der Vergangenheit bereits Flugzeugun­ glücke gegeben, die nahezu zweifelsfrei auf Störungen durch mobile Telefonie aus einem Flugzeug heraus verursacht wurden. Daher werden seit einiger Zeit Fluggäste regelmäßig vor Be­ steigen ihres Flugzeugs zum Ausschalten ihres Handys aufge­ fordert. Aus Unachtsamkeit oder in Erwartung eines dringenden Anrufes leisten jedoch manche Fluggäste dieser Aufforderung nicht folge, so daß die Sicherheit des Flugverkehrs vor Mo­ bilfunkstörungen mit solchen Aufforderungen nicht zuverlässig gewährleistet werden kann.

Ähnliche Sicherheitsrisiken wie beim Flugverkehr bestehen in Kliniken und dort insbesondere in intensivmedizinischen Be­ reichen, in denen eine Vielzahl von drahtlosen Nachrichten­ verbindungen, beispielsweise zwischen implantierten medizin­ elektronischen Geräten und externen Programmierungsgeräten oder im Rahmen von Notrufsystemen für die Ärzte, unterhalten wird. Auch hier finden sich bereits gelegentlich Aufforderun­ gen an Mobiltelefonbesitzer zur Ausschaltung ihres Handys im entsprechenden Bereich - und auch hier können solche Auffor­ derungen keine zuverlässige Wirkung erzielen.

Es hat auch bereits Versuche gegeben, in sicherheitsrelevan­ ten Bereichen das mobile Telefonieren durch technische Mit­ tel, insbesondere durch in kleineren Bereichen installierte Störsender, unmöglich zu machen. Hierdurch wird aber eher ein nachteiliger Effekt erreicht, denn Mobiltelefone reagieren auf derartige Störungen mit einer Maximierung der Sendelei­ stung zur Netzsuche und damit mit einer Erhöhung der von ihnen ausgehenden Störwirkung, solange sie vom Besitzer nicht tatsächlich abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zuverläs­ siges Verfahren zum Betrieb eines zellularen Mobilfunknetzes sowie ein entsprechend ausgebildetes Mobilfunknetz anzugeben, mit denen mobilfunkbedingte Störungen in funkstörungsgefähr­ deten Bereichen zuverlässig und unabhängig von der subjekti­ ven Handlungsweise der Netzteilnehmer ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihres Verfahrensaspektes ge­ löst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihres Vorrichtungsaspektes durch ein zellu­ lares Mobilfunknetz mit den Merkmalen des Anspruchs 6.

Die Erfindung schließt den wesentlichen Gedanken ein, den Be­ trieb von Mobiltelefonen in funkstörungsgefährdeten Berei­ chen, etwa in Flugzeugen und Bereichen von Krankenhäusern, netzseitig zwangsweise zu unterbinden. Sie schließt weiter die Erkenntnis ein, daß es bei dieser zwangsweisen Unterbin­ dung von Mobilfunkverkehr in den entsprechenden Bereichen be­ stimmte zugelassene Ausnahmen geben sollte, um unerwünschte nachteilige Effekte auszuschließen. Solche nachteiligen Effekte könnten auftreten, wenn auch ein für den Betriebsab­ lauf in den erwähnten funkstörungsgefährdeten Bereichen sinn­ voller oder sogar notwendiger Mobilfunkverkehr undifferen­ ziert unterbunden würde.

Es ist im Rahmen der Erfindung daher vorgesehen, in Funkzel­ len, die funkstörungsgefährdete Bereiche umfassen, eine spe­ zifische Berechtigung zum Mobilfunkverkehr seitens des Netz­ betreibers zu vergeben und bei jeder dort einbuchenden Mobil­ station vor deren Zulassung zum Mobilfunkbetrieb eine Prüfung auf das Vorliegen der entsprechenden Berechtigung vorzuneh­ men. Liegt die spezifische Berechtigung nicht vor, werden be­ stimmte - gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung abgestufte - technische Abläufe eingeleitet, die zum einen einen Mobilfunkverkehr von der nicht berechtigten Mobilsta­ tion aus zuverlässig unterbinden und zum anderen dazu dienen, die Nachteile für den Nutzer dieser Mobilstation möglichst zu beschränken.

Eine bevorzugte Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens umfaßt die Übermittlung der Rufnummer eines sich in einer funkstörungsgefährdeten Zone einbuchenden Handys durch die entsprechende Mobilstation an das Betriebs- und Wartungszen­ trum bzw. OMC (Operation and Maintenance Centre), dem eine spezielle Lokalberechtigungs-Datenbasis zugeordnet ist. Aufgrund der dort gespeicherten Daten erfolgt sofort eine Prüfung, ob die Mobilstation zum Mobilfunkverkehr in diesem Bereich berechtigt ist oder nicht, und bei positivem Ergebnis wird das Einbuchen ausgeführt, während bei negativem Ergebnis eine räumlich und/oder zeitlich begrenzte Sperrung der entsprechenden Rufnummer vorgenommen wird. Dies geschieht über die zuständige Mobilvermittlungsstelle bzw. MSC (Mobile Switching Centre).

In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens ist vorgese­ hen, daß im letzteren Falle - also bei Nichtvorliegen einer relevanten Zugangsberechtigung - zugleich automatisch über die Mobilvermittlungsstelle die Mailbox der die Einbuchung versuchenden Mobilstation aktiviert wird. Hiermit wird ver­ hindert, daß für die Zeit der Hinderung dieser Mobilstation am aktiven Mobilfunkverkehr wichtige Nachrichten gänzlich verlorengehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, in diesem Fall außerdem über die Mobilvermittlungsstation einen "synthetischen" Ruf an die einbuchende Mobilstation zur Unterrichtung des Nutzers über die bevorstehende Sperrung abzusetzen. Hierbei kann, je nach konkreter Systemarchitek­ tur, entweder eine Textmeldung auf dem Display oder eine Sprach-Information erzeugt werden, die über die Hörkapsel ausgegeben wird. Grundsätzlich ist natürlich auch eine Unter­ richtung des betroffenen Nutzers mittels eines tatsächlichen Anrufes vom Betriebs- und Wartungszentrum aus möglich; dies dürfte jedoch angesichts des Aufwandes allenfalls als Über­ gangslösung zur Erhöhung der Nutzerakzeptanz bei Einführung des vorgeschlagenen Verfahrens denkbar sein.

Die Vorrichtungsaspekte des vorgeschlagenen Systems stimmen im Rahmen der hier im Vordergrund stehenden funktionellen Be­ schreibung weitgehend mit den Verfahrensaspekten überein, zu­ mal die wesentlichen Mittel zur Ausführung in Datenbasen und Zugangs- und Übertragungsprotokollen bestehen, die sowohl als Verfahrens- wie auch als Vorrichtungselemente zu verstehen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Netzarchitektur ist die oben erwähnte Lokalberechtigungs-Datenbasis in Form eines intelligenten Netzes (IN) ausgeführt, welches inbesondere dem Betriebs- und Wartungszentrum des Mobilfunknetzes zugeordnet und dort zweckmäßigerweise über einen speziellen Server zu­ greifbar ist. Die Abfrage- und Antwortsteuerung, ausgehend von der für die relevante Funkzelle zuständigen Basisstation und endend bei der eine etwaige Sperrung realisierenden Mo­ bilvermittlungsstelle, umfaßt Mittel, die im wesentlichen den bei der Geräteauthentifikation unter Zugriff auf das Geräte­ identifikationsregister EIR (Equipment Identity Register) eingesetzten Mitteln bzw. realisierten Abläufen entsprechen. Es handelt sich hierbei um die Mittel bzw. Abläufe, mit denen eine Sperrung eines abhanden gekommenen Handys ausgeführt wird - mit dem Unterschied, daß bei der vorgeschlagenen Lö­ sung die Sperrung nicht netzweit und grundsätzlich unbe­ grenzt, sondern auf die entsprechende funkstörungsgefährdete Funkzelle und/oder einen vorbestimmten Zeitraum begrenzt rea­ lisiert wird.

Aus derzeitiger Sicht ist eine räumlich begrenzte Sperrung im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung besonders sinnvoll, grund­ sätzlich ist aber auch zumindest eine Kombination mit einer zeitlichen Begrenzung vorstellbar, um beispielsweise eine Aufrechterhaltung der Sperrung für den Zeitraum eines Fluges realisieren zu können, ohne daß allein für die Aufrechterhal­ tung der Sperrung der sich beim Flug schnell bewegenden Mo­ bilstation ein erheblicher Datenübertragungs- und - verarbeitungsaufwand im Netz anfällt.

Die Realisierung der vorgeschlagenen Lösung ist vor allem in Verbindung mit einer differenzierten und exakten Planung des Funkfeldes unter Bestimmung von Pico- und Kleinstzellen in überzeugender Weise möglich. Je präziser nämlich ein funkstö­ rungsgefährdeter Bereich, der auch als "Service Free Zone" bezeichnet werden kann, eingegrenzt werden kann, um so weni­ ger fallen die zwangsläufig mit dem vorgeschlagenen Vorgehen verbundenen Limitierungen ins Gewicht und um so höher wird die Nutzerakzeptanz sein. In diesem Zusammenhang ist auch eine differenzierte Festlegung unterschiedlicher Sicherheits- Niveaustufen für Bereiche möglich, die in unterschiedlichem Maße oder mit mehr oder weniger schwerwiegenden Folgen durch Mobilfunkverkehr gefährdet sind. Eine Differenzierung ist auch hinsichtlich der Berechtigungsprofile der Endnutzer mög­ lich; man denke etwa an die Vergabe lokaler Berechtigungen an das Bodenpersonal von Flughäfen und die Vergabe globaler Be­ rechtigungen an das fliegende Personal oder auch an ausge­ wählte Mitarbeiter von Ermittlungsbehörden o. ä.. Derartige Details sind im Rahmen der Systemplanung nach fachmännischem Ermessen zu regeln.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Be­ schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figur.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung die Systemarchi­ tektur eines GSM-Mobilfunknetzes nach einer Ausführungsform der Erfindung. Der grundlegende Aufbau eines solchen Netzes ist im wesentlichen bekannt und wird daher hier nicht genauer erläutert. Das GSM-Mobilfunknetz ist ein zellulares Netz, von dem in der Figur beispielhaft (durch mit gestrichelten Linien markierte Sechsecke) vier Funkzellen gezeigt sind, die je­ weils aus dem Funkversorgungsbereich einer Basisstation BTS (Base Transceiving Station) gebildet sind. Um in einer entsprechenden Zelle senden zu können, müssen sich Mobilsta­ tionen MS (Mobile Station) bei der entsprechenden BTS anmel­ den bzw. einbuchen. Mehrere Basisstationen BTS werden gemein­ sam gesteuert von einer Feststationssteuerung BSC (Base Sta­ tion Controller), die Gespräche der Mobilstationen in ihren jeweiligen Zellen werden gebündelt über eine Mobilvermitt­ lungsstelle MSC (Mobile Switching Center) vermittelt. Gesprä­ che in das und aus dem Festnetz werden von einer dedizierten Vermittlungsstelle GMSC (Gateway MSC) bearbeitet.

Betrieb und Wartung des gesamten Systems werden von einer Be­ triebs- und Wartungszentrale OMC (Operation and Maintenance Center) organisiert. Zur Vermittlung und zum Netzmanagement stehen bei einem herkömmlichen GSM-System mehrere Datenbanken zur Verfügung, insbesondere eine Heimatdatei HLR (Home Location Register), eine Besucherdatei VLR (Visited Location Register), das Authentikationszentrum AUC (Authentication Center) und das Geräte-Identifizierungsregister EIR (Equipment Identity Register). Internationale Verbindungen werden über eine Verbindung der zugeordneten MSI mit einer internationalen Vermittlungsstelle ISC (International Switching Center) ggfs. zu einem anderen Mobilfunknetz PLMN (Public Land Mobile Network) hin vermittelt.

Bei der gezeigten Ausführung ist angenommen, daß eine der skizzierten Funkzellen einen (als schraffierte Ellipse ge­ kennzeichneten) funkstörungsgefährdeten Bereich SZ (Sicher­ heitszone bzw. Safety Zone) umfaßt und daß die der entspre­ chenden Funkzelle zugeordnete Basisstation BTSx mit ihrem zu­ geordneten Controller BSCx zur Handhabung des Funkbetriebes unter Beachtung dieser Sicherheitszone speziell ausgebildet ist. Wesentlicher zusätzlicher Systembestandteil ist eine hier mit dem (nicht genormten) Kürzel LAAR (für: Local Access Authority Register) bezeichnete Lokalberechtigungs-Datenba­ sis, die als intelligentes Netz ausgebildet ist und in der für alle Funkzellen mit funkstörungsgefährdeten Bereichen die jeweils gültigen spezifischen Betriebsberechtigungen ausge­ wählter Mobilstationen verwaltet werden. Das LAAR ist auf grundsätzlich dieselbe Weise in das System eingebunden wie die übrigen Datenbasen, speziell das EIR und das AUC. Einzel­ heiten zu deren Handhabung sind im GSM-Protokoll festgelegt.

Sobald sich eine Mobilstation MS bei der für den funkstö­ rungsgefährdeten Bereich SZ zuständigen Basisstation BTSx/BSCx einbucht, wird deren Rufnummer über die Mobilver­ mittlungsstelle MSC (unter anderem) an die Lokalberechti­ gungs-Datenbasis LAAR übermittelt und geprüft, ob die Rufnum­ mer mit einer der gespeicherten Rufnummern übereinstimmt, die für die entsprechende Funkzelle eine lokale Betriebsberechti­ gung - oder für sämtliche sicherheitsrelevanten Funkzellen eine globale Betriebsberechtigung - haben. Ist dies der Fall, erfolgt eine entsprechende Rückmeldung, und die Mobilstation kann sich einbuchen und einen normalen Mobilfunkverkehr füh­ ren. Ist die Rufnummer dagegen nicht in der Berechtigungsli­ ste enthalten, wird zunächst über die Mobilvermittlungsstelle automatisch die Mailbox der Mobilstation aktiviert. Weiterhin wird über die Mobilvermittlungsstelle und das Betriebs- und Wartungszentrum OMC ein Ruf an die Mobilstation generiert, bei dem eine vorbestimmte, als Text oder Sprach-Nachricht ge­ speicherte Information übermittelt wird, die den Nutzer über die bevorstehende begrenzte Sperrung seines Handys im Zusam­ menhang mit dem Aufenthalt in dem funkstörungsgefährdeten Be­ reich SZ und dem Fehlen einer spezifischen Berechtigung un­ terrichtet. Anschließend wird die Mobilstation gesperrt. Je nach konkreter Systemgestaltung wird die Sperre beim Verlas­ sen der Funkzelle, die die Sicherheitszone SZ enthält, selbsttätig oder gegebenenfalls auch beim nächsten Versuch einer Aktivierung außerhalb der relevanten Funkzelle und/oder u. U. nach Ablauf einer bestimmten vorgegebenen Zeit wieder aufgehoben.

Die Ausführung der Erfindung ist nicht auf das hier beschrie­ bene Beispiel beschränkt, sondern - je nach konkreter System­ architektur und Protokollgestaltung - in einer Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betrieb eines zellularen Mobilfunknetzes (PLMN),
bei dem für den Funkbetrieb in funkstörungsgefährdeten oder sonstigen von Mobilfunkverkehr weitgehend freizuhaltenden Bereichen (SZ) an ausgewählte Mobilstationen (MS) spezifische Berechtigungen vergeben werden,
die spezifischen Berechtigungen in einer Lokalberechtigungs- Datenbasis (LAAR) des Mobilfunknetzes gespeichert werden und bei dem Basisstationen (BTSx/BSCx), die funkstörungsgefähr­ dete Bereiche enthaltenden Zellen zugeordnet sind, für jede sich bei der Basisstation einbuchende Mobilstation das Vor­ liegen einer solchen Berechtigung verifizieren und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Verifizierung ein Betrieb der Mobilstation zugelassen oder unterbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Basisstation (BTSx/BSCx) bei jedem Einbuchen einer Mobil­ station (MS) deren Rufnummer an die Lokalberechtigungs-Daten­ basis (LAAR) übermittelt und bei der Lokalberechtigungs-Da­ tenbasis ein Vergleich mit der Liste der gespeicherten Ruf­ nummern der für die spezielle Funkzelle berechtigten Mobil­ stationen ausgeführt wird,
wobei im Falle einer Übereinstimmung das Einbuchen der Mobil­ station ausgeführt und im Falle der Nichtübereinstimmung eine entsprechende Nachricht an eine Mobilvermittlungsstelle (MSC) übermittelt und über diese eine räumlich und/oder zeitlich begrenzte Sperrung der Mobilstation vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Nichtübereinstimmung die Mobilvermittlungsstelle (MSC) Informationsspeicher- oder -umleitungsmittel, insbeson­ dere eine Mailbox der einbuchenden Mobilstation (MS) oder Rufumleitung, aktiviert.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Nichtübereinstimmung ein initiales, zeitlich be­ grenztes Einbuchen der Mobilstation (MS) ausgeführt und über die Mobilvermittlungsstelle (MSC) eine Information an die Mobilstation zur Übermittlung einer die begrenzte Sperrung ankündigende Information generiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über das Betriebs- und Wartungszentrum (OMC) oder eine der Mobilvermittlungsstelle (MSC) zugeordnete Speicher-/Ausgabe­ steuereinheit eine Information an die einbuchende Mobilsta­ tion (MS) übermittelt wird.

6. Zellulares Mobilfunknetz (PLMN),
bei dem eine Lokalberechtigungs-Datenbasis (LAAR) zur Spei­ cherung spezifischer Berechtigungen zum Betrieb von Mobilsta­ tionen (MS) in ausgewählten Funkzellen, die funkstörungsge­ fährdete oder sonstige von Mobilfunkverkehr freizuhaltende Bereiche (SZ) enthalten, vorgesehen ist,
bei dem Basisstationen (BTSx/BSCx), die den entsprechenden Zellen zugeordnet sind, Mittel zur Verifizierung einer Be­ rechtigung einer sich einbuchenden Mobilstation (MS) im Zu­ sammenwirken mit der Lokalberechtigungs-Datenbasis aufweisen und
bei dem einer zuständigen Mobilvermittlungsstelle (MSC) Mit­ tel zur wahlweisen räumlich und/oder zeitlich begrenzten Sperrung der Mobilstation zugeordnet sind.

7. Mobilfunknetz nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Mittel zur Aktivierung von Informationsspeicher- oder -umlei­ tungsmitteln, insbesondere einer Mailbox einer einbuchenden Mobilstation (MS) oder Rufumleitung, über die Mobilvermitt­ lungsstelle (MSC) in Abhängigkeit vom Verifizierungsergebnis.

8. Mobilfunknetz nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Mittel zur Absetzung eines Rufes oder SMS oder anderen Infor­ mation an die einbuchende Mobilstation (MS) zur Übermittlung einer die begrenzte Sperrung ankündigenden Information über die Mobilvermittlungsstelle.

9. Mobilfunknetz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lokalberechtigungs-Datenbasis (LAAR) als intelligentes Netz in Zuordnung zum Betriebs- und Wartungszentrum (OMC) ausgebildet ist.